FR2589244A1 - Method for determining the position of traffic, particularly of land vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte à un procédé pour déterminer la position de moyens de circulation, en particulier des véhicules terrestres, selon lequel des signaux délivrés par des émetteurs stationnaires synchronisés les uns par rapport aux autres sont reçus par le moyen de circulation considéré, puis des signaux de position sont obtenus à partir des différences de durée des signaux provenant de différents émetteurs, la sortie pour la synchronisation des émetteurs étant formée par les signaux délivrés par un émetteur principal. The present invention relates to a method for determining the position of means of circulation, in particular of land vehicles, according to which signals delivered by stationary transmitters synchronized with respect to each other are received by the considered circulation means, then position signals are obtained from the differences in duration of the signals from different transmitters, the output for synchronization of the transmitters being formed by the signals delivered by a main transmitter.
L'on connait déjà des procédés de ce type, qui permettent de déterminer la position dans le moyen de circulation proprement dit, c'est-à-dire sans la nécessité d'une station centrale fixe. Ainsi, dans son chapitre 13, la publication de la Deutsche Gesellschaft für Ortung und
Navigation, relative au 1,Symposium Land Vehicle Naviga tion", 1984, décrit un tel procédé tirant parti de plusieurs émetteurs radio qui sont relativement rapprochés les uns des autres et délivrent des signaux absolument synchrones ; une détermination des différences de durée à bord du véhicule, en utilisant un compteur, permet d'indiquer la position considérée du véhicule dans un calculateur situé à l'intérieur de ce dernier.Processes of this type are already known, which make it possible to determine the position in the means of circulation proper, that is to say without the need for a fixed central station. Thus, in its chapter 13, the publication of the Deutsche Gesellschaft für Ortung und
Navigation, relating to 1, Symposium Land Vehicle Naviga tion ", 1984, describes such a method taking advantage of several radio transmitters which are relatively close to each other and deliver absolutely synchronous signals; a determination of the differences in duration on board the vehicle , using a counter, allows the position in question of the vehicle to be indicated in a computer located inside the latter.
D'autres procédés également, comme le procédé de localisation connu du type "Loran-C" (voir "Verkehr und
Technik", 1978, volume 11, page 449), ont recours à plusieurs émetteurs stationnaires dont l'un est qualifié d"'émetteur principal" et les autres d"'émetteurs asservis" ces derniers sont synchronisés par rapport à l'émetteur principal. Des difficultés surgissent dans ce cas lors de la détermination de la position au sein d'une très grande zone, car une synchronisation est possible seulement dans la chaîne considérée émetteur principal/émetteurs asservis.Other methods as well, such as the known "Loran-C" type localization method (see "Verkehr und
Technik ", 1978, volume 11, page 449), use several stationary transmitters, one of which is qualified as" main transmitter "and the others as" slave transmitters ", the latter are synchronized with respect to the main transmitter Difficulties arise in this case when determining the position within a very large area, because synchronization is possible only in the chain considered as main transmitter / slave transmitters.
Par conséquent, dans le moyen de circulation considéré, seuls peuvent être interprétés des signaux qui proviennent d'une telle chaine.Consequently, in the means of circulation considered, only signals which come from such a chain can be interpreted.
Le système Oméga répandu dans le monde entier utilise lui aussi une chaine, c'est-à-dire que tous les émetteurs sont synchronisés. A cette fin, ils sont équipés d'horloges au césium de haute précision, et la vérification du synchronisme a lieu au moyen d'une horloge de référence que l'on.fait:passe d'un émetteur à l'autre. En plus de cette complexité liée à la synchronisation, le procédé
Oméga accuse l'inconvénient de travailler dans la plage
VLF, dans laquelle des perturbations géomagnétiques peuvent entrainer des erreurs de positionnement relativement grandes ; éventuellement, la propagation est perturbée d'une manière tellement forte qu'une réception par le moyen de circulation considéré est impossible.The worldwide Omega system also uses a chain, that is to say that all the transmitters are synchronized. To this end, they are fitted with high-precision cesium clocks, and the synchronism is checked by means of a reference clock which is done: passes from one transmitter to another. In addition to this complexity related to synchronization, the process
Omega accuses the inconvenience of working in the beach
VLF, in which geomagnetic disturbances can cause relatively large positioning errors; possibly, the propagation is disturbed so strongly that reception by the means of circulation considered is impossible.
La caractéristique commune aux procédés connus décrits réside dans le fait que c'est à peine s1 ils se prêtent, moyennant une complexité acceptable de synchronisation des émetteurs, à des déterminations précises de positions dans les limites d'une grande zone, par exemple au-delà des frontières des pays considérés. The characteristic common to the known methods described resides in the fact that it is hardly if they lend themselves, with an acceptable complexity of synchronization of the transmitters, to precise determinations of positions within the limits of a large area, for example beyond the borders of the countries considered.
L'invention a par conséquent pour objet de fournir un procédé du genre précité, qui donne largement satisfaction sans aucune modification de l'infrastructure (notamment sans nécessiter ni balises, ni émetteurs supplémentaires) et sans la complexité d'une synchronisation de plusieurs émetteurs occupant des positions relativement éloignées les unes des autres. The object of the invention is therefore to provide a method of the aforementioned kind, which gives great satisfaction without any modification of the infrastructure (in particular without requiring any additional tags or transmitters) and without the complexity of synchronizing several transmitters occupying positions relatively distant from each other.
Conformément à l'invention, cet objet est atteint par une synchronisation des autres émetteurs progressant dans une seule direction dans l'espace, de telle sorte que soient transmis à ces émetteurs les instants d'émission d'émetteurs qui accusent au plus la même distance par rapport à l'émetteur principal, et qu'ils se synchronisent en fonction d'une valeur moyenne de ces instants d'émission. According to the invention, this object is achieved by synchronization of the other transmitters progressing in one direction in space, so that the transmitting instants of transmitters which accuse at most the same distance are transmitted to these transmitters. with respect to the main transmitter, and that they synchronize according to an average value of these times of emission.
Selon d'autres conceptions avantageuses du procédé conforme à l'invention, la synchronisation peut avoir lieu sur la moyenne arithmétique. En outre, pour synchroniser un émetteur, l'on peut utiliser seulement des émetteurs choisis de telle sorte que la ligne de jonction entre l'émetteur devant être synchronisé et l'émetteur principal s'étende entre les lignes de jonction correspondantes des émetteurs utilisés. According to other advantageous conceptions of the method according to the invention, synchronization can take place on the arithmetic mean. Furthermore, to synchronize a transmitter, it is only possible to use transmitters chosen so that the junction line between the transmitter to be synchronized and the main transmitter extends between the corresponding junction lines of the transmitters used.
Par conséquent, un avantage fondamental du procédé selon l'invention réside dans le fait que cette synchronisation "progressant dans une seule direction dans l'espace" ne requiert pas de mesures visant à la synchronisation directe d'émetteurs relativement éloignés les uns des autres. Ainsi, dans le procédé d'après l'invention, il s'agit non pas d'une synchronisation absolue entre d'une part un émetteur principal et, d'autre part, l'émetteur le plus éloigné de cet émetteur principal dans la zone observée, mais d'une synchronisation "indirecte" revenant à établir une relation temporelle fixe qui varie au fur et à mesure que la distance augmente par rapport à l'émetteur principal. Consequently, a fundamental advantage of the method according to the invention lies in the fact that this synchronization "progressing in one direction in space" does not require measures aimed at the direct synchronization of transmitters relatively distant from each other. Thus, in the method according to the invention, it is not an absolute synchronization between on the one hand a main transmitter and, on the other hand, the transmitter furthest from this main transmitter in the observed area, but of an "indirect" synchronization, which amounts to establishing a fixed temporal relationship which varies as the distance increases relative to the main transmitter.
Dans tous les cas cependant, grâce à la formation d'une moyenne couvrant, à chaque fois, des signaux qui proviennent seulement d'émetteurs situés dans les limites d'une certaine zone, les signaux considérés reçus par les moyens de circulation, notamment un véhicule terrestre, proviennent à coup sûr seulement d'émetteurs fonctionnant en large synchronisme.In all cases, however, thanks to the formation of an average covering, each time, signals which only come from transmitters located within the limits of a certain zone, the signals considered received by the means of circulation, in particular a land vehicle, certainly come only from transmitters operating in broad synchronism.
Bien entendu, cela implique la nécessité que la formation d'une moyenne ait également lieu dans une direction, c'est-à-dire que, à chaque fois, la moyenne des instants d'émission soit spécialement transmise aux émetteurs qui sont voisins de l'émetteur considéré en direction de l'émet- teur principal. Une mesure avantageuse pour la précision de la détermination de position consiste précisément en ce que la ligne de jonction entre l'émetteur devant être synchronisé et l'émetteur principal s'étende entre les lignes de jonction correspondantes des émetteurs utilisés. Of course, this implies the necessity that the formation of an average also takes place in one direction, that is to say that, each time, the average of the transmission times is specially transmitted to the transmitters which are close to the issuer considered in the direction of the main issuer. An advantageous measure for the accuracy of the position determination is precisely that the junction line between the transmitter to be synchronized and the main transmitter extends between the corresponding junction lines of the transmitters used.
A ce stade, il convient d'ajouter que la demande de brevet DE-A-3 310 111 (GONS 5/10) décrit une installation de navigation pour véhicules terrestres qui exploite, dans un récepteur assujetti au véhicule, les signaux délivrés par quelques émetteurs d'emplacement connu , par interprétation d'effets dus à la durée et/ou aux phases la moyenne arithmétique des données d'emplacement de ce système de localisation est alors déterminée. Dans ce cas toutefois, il s'agit non pas de la synchronisation selon l'invention, progressant dans une seule direction dans l'espace et résultant de la formation d'une moyenne, mais les données d'emplacement engendrées en de courts intervalles de temps sont déterminées pour obtenir un positionnement le plus précis possible, indépendamment des contingences intervenant, par exemple, dans la transmission des signaux.De la sorte, il n'est pas possible d'éliminer des erreurs systématiques, dues par exemple à une synchronisation défectueuse. At this stage, it should be added that patent application DE-A-3 310 111 (GONS 5/10) describes a navigation installation for land vehicles which operates, in a receiver subject to the vehicle, the signals delivered by a few transmitters of known location, by interpretation of effects due to the duration and / or to the phases, the arithmetic mean of the location data of this location system is then determined. In this case, however, it is not synchronization according to the invention, progressing in one direction in space and resulting from the formation of an average, but the location data generated in short intervals of times are determined to obtain the most precise positioning possible, regardless of the contingencies involved, for example, in signal transmission. In this way, it is not possible to eliminate systematic errors, due for example to faulty synchronization .
L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 montre les relations de position et de durée existant entre trois émetteurs
la figure 2 illustre le principe de la formation d'une moyenne
les figures 3 et 4 représentent des réalisations possibles de zones géographiques synchronisées conformément à l'invention ; et
la figure 5 montre une synchronisation défectueuse.The invention will now be described in more detail by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawings in which:
Figure 1 shows the position and duration relationships between three transmitters
Figure 2 illustrates the principle of averaging
Figures 3 and 4 show possible embodiments of synchronized geographic areas according to the invention; and
Figure 5 shows a faulty synchronization.
Sur la figure 1, les références 1, 2 et 3 désignent trois émetteurs radio stationnaires dont les signaux servent à obtenir des signaux de position dans un véhicule non représenté. Du fait que l'obtention de signaux de position, dans le véhicule, tire parti des différences de durée des émetteurs dont on connaît les emplacements et les éloignements mutuels, il est nécessaire que les émetteurs dont les signaux sont exploités dans le véhicule fonctionnent, quant à la délivrance des signaux, avec une relation temporelle déterminée les uns par rapport aux autres, c'est-à-dire qu'ils soient synchronisés. En outre, à une distance relativement éloignée vers la gauche sur la figure 1, il convient de se représenter un premier émetteur constituant, pour ainsi dire, l'émetteur principal. In FIG. 1, the references 1, 2 and 3 designate three stationary radio transmitters whose signals are used to obtain position signals in a vehicle not shown. Since the obtaining of position signals in the vehicle takes advantage of the differences in duration of the transmitters whose locations and mutual distances are known, it is necessary that the transmitters whose signals are operated in the vehicle function to the delivery of the signals, with a time relationship determined with respect to each other, that is to say that they are synchronized. In addition, at a relatively distant distance to the left in Figure 1, it is appropriate to represent a first transmitter constituting, so to speak, the main transmitter.
En particulier dans le cas de zones étendues, c'est-àdire de grands éloignements séparant les émetteurs considérés de l'émetteur principal, il est difficile d'effectuer une synchronisation directe entre tous les émetteurs et l'émetteur principal.In particular in the case of large areas, that is to say large distances separating the transmitters considered from the main transmitter, it is difficult to carry out direct synchronization between all the transmitters and the main transmitter.
Conformément à l'invention, pour contourner ces difficultés, l'émetteur 3 de l'exemple de la figure 1 est quasiment synchronisé en fonction des émetteurs 1 et 2 qui lui sont voisins en direction de l'émetteur principal, ce qui, comme sur les autres figures, est indiqué par les flèches sur les lignes de jonction entre les émetteurs 1 et 2, d'une part, et 3 d'autre part. Les durées des signaux délivrés par les émetteurs 1 et 2 sont repérées par T f et T 2. In accordance with the invention, to overcome these difficulties, the transmitter 3 of the example in FIG. 1 is almost synchronized as a function of the transmitters 1 and 2 which are adjacent to it in the direction of the main transmitter, which, as in the other figures, is indicated by the arrows on the junction lines between the transmitters 1 and 2, on the one hand, and 3 on the other hand. The durations of the signals delivered by the transmitters 1 and 2 are marked by T f and T 2.
Sur les diagrammes de la figure 2, l'on a reporté les unes au-dessous des autres, en fonction du temps t, les allures temporelles des signaux T1 et T2 délivrés par les émetteurs 1 et 2 à l'emplacement de ces émetteurs, en prenant également en considération les durées à l'emplacement de l'émetteur 3 ; le signal de l'émetteur 3, synchronisé dans l'esprit de l'invention, est repéré en ordonnée par
T3.On the diagrams of FIG. 2, one has reported one below the other, as a function of time t, the temporal patterns of the signals T1 and T2 delivered by the transmitters 1 and 2 at the location of these transmitters, also taking into account the durations at the location of the transmitter 3; the signal from the transmitter 3, synchronized in the spirit of the invention, is identified on the ordinate by
T3.
L'émetteur 1 délivre, dans l'intervalle de temps T (période de synchronisation), des impulsions T1.1, T1.2, etc. La première impulsion (début de signal) de l'émetteur 2 se trouve à un instant T2.1 qui est décalé par rapport à l'instant T1.1. L'impulsion de l'émetteur 1 engendrée à l'instant T1.1 arrive à un instant TR1 à l'emplacement de l'émetteur 3, en .prenant en considération la durée x1, l'impulsion engendrée par l'émetteur 2 à l'instant T2.1 arrivant à un instant TR2 en prenant en considération la durée T2. The transmitter 1 delivers, in the time interval T (synchronization period), pulses T1.1, T1.2, etc. The first pulse (signal start) of the transmitter 2 is at an instant T2.1 which is offset from the instant T1.1. The pulse from the transmitter 1 generated at time T1.1 arrives at a time TR1 at the location of the transmitter 3, taking into consideration the duration x1, the pulse generated by the transmitter 2 at the instant T2.1 arriving at an instant TR2 taking into consideration the duration T2.
Les mêmes remarques s'appliquent aux autres impulsions délivrées par les émetteurs 1 et 2. The same remarks apply to the other pulses delivered by transmitters 1 and 2.
L'instant de synchronisation" T3.1 de la délivrance de signaux par l'émetteur 3 est calculé dans un ordinateur de bord du véhicule, selon la formule suivante
(TRî = (TR1 - T1) + (TR2 - T2)
T3.1 = 2 T. The synchronization instant "T3.1 of the delivery of signals by the transmitter 3 is calculated in a vehicle on-board computer, according to the following formula
(TRî = (TR1 - T1) + (TR2 - T2)
T3.1 = 2 T.
Dans cette formule, l'on connaît les grandeurs T et x, tandis que les autres grandeurs sont mesurées. In this formula, we know the quantities T and x, while the other quantities are measured.
La figure 3 illustre un exemple de répartition, dans l'espace, d'un nombre plus grand d'émetteurs désignés par leurs coordonnées (par exemple 0,1, 2,2, etc.) dans un système de coordonnées reproduisant les points cardinaux des flèches désignent les émetteurs dont les signaux sont à chaque fois utilisés pour former une moyenne. Si l'on considère, par exemple, l'émetteur 1,2 dont la ligne de jonction avec l'émetteur principal 0,0 est repérée par 4, cela signifie que les émetteurs 1,1 et 0,2 sont utilisés pour former une moyenne. Ils sont plus rapprochés de l'émetteur principal 0,0 que l'émetteur 1,2 devant être synchronisé, et la ligne de jonction 4 de cet émetteur 1,2 s'étend entre les lignes de jonction correspondantes des émetteurs 0,2 et 1,1 qui le synchronisent. FIG. 3 illustrates an example of the spatial distribution of a larger number of transmitters designated by their coordinates (for example 0.1, 2.2, etc.) in a coordinate system reproducing the cardinal points arrows indicate the transmitters whose signals are each time used to form an average. If we consider, for example, the transmitter 1,2 whose junction line with the main transmitter 0,0 is marked with 4, this means that the transmitters 1,1 and 0,2 are used to form a average. They are closer to the main transmitter 0,0 than the transmitter 1,2 to be synchronized, and the junction line 4 of this transmitter 1,2 extends between the corresponding junction lines of the transmitters 0,2 and 1.1 which synchronize it.
Si l'on considère à présent l'émetteur 1,3, l'on utilise, pour sa synchronisation, les signaux synchronisés de l'émetteur 1,2 ainsi que les signaux de l'émetteur 0,3, d'où résulte une synchronisation de zone partielle des émetteurs, qui progresse également au fur et à mesure que l'éloignement augmente par rapport à l'émetteur principal 0,0. If we now consider the transmitter 1,3, we use, for its synchronization, the synchronized signals of the transmitter 1,2 as well as the signals of the transmitter 0,3, from which results a partial area synchronization of the transmitters, which also progresses as the distance increases from the main transmitter 0,0.
Dans ce cas par conséquent, à la différence de la chaine connue du type "Loran-C", l'on obtient quasiment une surface de synchronisation. Il en va de même pour l'exemple de réalisation selon la figure 4. Sur cette fi gure,sréférences 6 et 7 désignent respectivement liémet- teur principal et l'un des émetteurs devant être synchroni sés. La particularité réside alors dans le fait que des émetteurs 8 et 9 utilisés pour synchroniser l'émetteur 7 sont séparés, de l'émetteur principal, de distances sensiblement égales à celle dudit émetteur 7. Là encore cependant, une ligne de liaison 7' entre l'émetteur principal 6 et l'émetteur 7 devant être synchronisé se trouve entre les lignes de jonction correspondantes des émetteurs 8 et 9. In this case consequently, unlike the known chain of the "Loran-C" type, one obtains almost a synchronization surface. The same applies to the exemplary embodiment according to FIG. 4. In this figure, the references 6 and 7 respectively designate the main transmitter and one of the transmitters to be synchronized. The special feature then lies in the fact that transmitters 8 and 9 used to synchronize the transmitter 7 are separated from the main transmitter by distances substantially equal to that of said transmitter 7. Again, however, a connecting line 7 'between the main transmitter 6 and the transmitter 7 to be synchronized is located between the corresponding junction lines of the transmitters 8 and 9.
La caractéristique commune aux deux exemples de réalisation réside dans le fait que des émetteurs se succédant le long de droites déterminées sont utilisés pour synchroniser l'émetteur respectivement suivant. Ces droites délimitent, entre elles, des zones de synchronisation en forme de quadrants ou de secteurs dans lesquelles a lieu la formation d'une moyenne conformément à l'invention. Toutefois, cela ne doit pas conduire, comme dans le cas de la figure 5, à la formation de "branches de synchronisation" séparées, dans lesquelles les émetteurs ne sont pas à nouveau regroupés par la formation d'une moyenne. La référence 10 désigne de nouveau l'émetteur principal qui, dans ce cas, synchronise directement des émetteurs 11 et 12 qui en sont les plus rapprochés.A présent, les directions de synchronisation figurées par des flèches se ramifient à partir des émetteurs 11 et 12, c'est-à-dire que l'émetteur 13 est synchronisé seulement à partir de l'émetteur 12 et que l'émetteur 14 est synchronisé uniquement à partir de l'émetteur 13. Une telle absence d'une formation de moyenne impliquerait pour conséquence que, en fin de compte, une zone de réception 15 du véhicule considéré dont la position est indiquée par 17 renfermerait des émetteurs entre les instants d'émission desquels il existe, dans tous les cas, une relation temporelle souple. The characteristic common to the two exemplary embodiments resides in the fact that transmitters succeeding each other along determined lines are used to synchronize the transmitter respectively following. These lines delimit, between them, synchronization zones in the form of quadrants or sectors in which the formation of an average takes place in accordance with the invention. However, this should not lead, as in the case of FIG. 5, to the formation of separate "synchronization branches", in which the transmitters are not grouped again by the formation of an average. The reference 10 again designates the main transmitter which, in this case, directly synchronizes transmitters 11 and 12 which are closest to them. Now, the synchronization directions represented by arrows branch out from transmitters 11 and 12 , that is to say that the transmitter 13 is synchronized only from the transmitter 12 and that the transmitter 14 is synchronized only from the transmitter 13. Such a lack of averaging would imply with the consequence that, in the end, a reception zone 15 of the vehicle in question whose position is indicated by 17 would contain transmitters between the transmission instants of which there is, in all cases, a flexible temporal relationship.
Un avantage particulier du procédé conforme à l'in vention consiste en ce qu'il peut tirer parti d'émetteurs radio qui sont en :outre présents, la complexité supplémentaire requise par la synchronisation étant alors très faible. De plus, le propre appareil radio de bord du véhicule peut être utilisé pour capter les signaux provenant des émetteurs lorsqu'il est légèrement complété, par exemple peur un compteur pour détecter numériquement les différences de durée. A particular advantage of the process according to the invention consists in that it can take advantage of radio transmitters which are in addition to being present, the additional complexity required by synchronization then being very low. In addition, the vehicle's own on-board radio can be used to pick up signals from transmitters when it is lightly supplemented, for example for a counter to digitally detect time differences.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that numerous modifications can be made to the process described and shown, without going beyond the ambit of the invention.
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1986
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- 1986-10-24 FR FR8614802A patent/FR2589244B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3328565A (en) * | 1962-04-05 | 1967-06-27 | Telefunken Patent | Navigation and position plotting system |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, vol. VT-26, no. 1, février 1977, pages 7-11, IEEE, New York, US; S. RITER et al.: "Automatic vehicle location - An overview" * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3633557C2 (en) | 1994-03-24 |
| FR2589244B1 (en) | 1990-04-06 |
| DE3633557A1 (en) | 1987-04-30 |
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